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迎向感知物联网设计趋势 MEMS大吹异质功能整合风

导读: MEMS传感器多轴、异质功能整合设计趋势更加成形。感知物联网发展热潮,不仅刺激MEMS传感器出货量大增,也驱动MEMS业者加速转向多轴及多功能整合设计,以同时兼顾各种动作、环境和生物信息传感需求,因而也带动一波MEMS工艺及封装技术革命。

  感知物联网设计风潮加速扩散。想像家电、工控设备、汽车和个人智能设备都能随时获取生理信息、环境的紫外线、气压或温/湿度条件变化,并将信息传至微控制器、应用处理器或云端服务器进行分析,再将结果呈现在应用程序上,让用户无时无刻掌握身体和周遭变化;这就是感知物联网的终极目标,也是苹果(Apple)、Google和三星(Samsung)等科技大厂继移动设备之后,最积极抢攻的应用山头。

  感知物联网的运作包含信息收集、转换、分析到传送等流程,可促进移动或其他联网设备与外界的连结,进而发挥各类信息利用价值。其中,资料收集是最关键的一块技术拼图,必须通过多种MEMS传感器才能实现,刺激MEMS市场发展加速蓬勃。现阶段运动传感器已获得广泛采用,而下一阶段“涨”相最被看好的,则是压力传感器、温/湿度、UV和气体等环境传感方案,包括智慧家庭、智能工厂、汽车、移动和可穿戴设备开发商皆有导入计划,可望将MEMS市场推向新高点。

  一次满足物联网应用需求,MEMS组合传感器设计蔚成风

  在印刷电路板(PCB)设计空间、成本和功耗预算日益紧缩之下,MEMS厂商也正面临巨大挑战,因此纷纷祭出多轴运动传感器加环境或生物传感器的多功能组合方案,或是多轴传感器加MCU的惯性测量单元(IMU),以及更先进的CMOS加MEMS单芯片等异质整合设计策略,以兼顾系统设计的各个重要环节。

  飞思卡尔半导体传感器部门市场、系统架构、软件和算法经理陈一安表示,移动和物联网设备内建传感器数量与日俱增,引发严峻的系统布局、电源管理及大量信息处理挑战,首当其冲的当然就是传感器供应商,不仅要致力研发更低功耗且小尺寸的MEMS工艺,还要加速发展MEMS组合传感器架构,以及传感器融合软件解决方案,才能一次兼顾所有系统设计需求。

  意法半导体技术行销经理李炯毅指出,随着三轴加速度计、磁力计和陀螺仪逐渐成为手机标准配备,MEMS传感器厂商也一窝蜂投入发展新型六轴或九轴组合传感器方案,以提升量产经济效益,并缩减元件体积和功耗。此外,旗舰机种开始运用压力传感器达成高度追踪和辅助导航功能,也激励MEMS业者加紧布局系统级封装(SiP)技术,以实现更高整合度的十轴组合传感器。

  除此之外,由于加速度计和陀螺仪的感测层结构雷同,因此意法半导体和Bosch Sensortec等主要供应商更已推进至系统单芯片架构,在同一个晶圆上整合两种传感器,甚至再结合32位MCU的控制电路打造出六轴IMU,进一步缓解系统空间吃紧的设计难题。

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